用于長(zhǎng)距離通信和工業(yè)應(yīng)用的輸入/輸出(I/O)和控制系統(tǒng)具有用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與通道發(fā)生器之間的通信的總線和協(xié)議，通道發(fā)生器用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控和控制。通道發(fā)生器產(chǎn)生具有交替的A和B掃描周期的雙重掃描總線周期的脈沖串，諸如偏移方波，每個(gè)掃描周期包括被分派給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的多個(gè)通道窗口。A和B掃描周期中的一個(gè)或多個(gè)通道窗口具有異常中斷窗口，在異常中斷窗口期間控制單元可以檢測(cè)到由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在雙重掃描總線周期中它的相應(yīng)通道窗口之前提供的低電平信號(hào)，從而減少系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)通信總線上的中斷異常窗口協(xié)議的系統(tǒng)、方法和裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代輸送機(jī)(諸如在采礦和制造操作中采用的那些)在地下設(shè)施中可以超過(guò)4公里(km)并且在陸上設(shè)施中可以超過(guò)10km。沿著設(shè)施的整體長(zhǎng)度監(jiān)控總體的輸送機(jī)操作參數(shù)，舉幾個(gè)例子，這些輸送機(jī)操作參數(shù)包括：皮帶漂移、皮帶撕裂、皮帶打滑和軸承溫度。考慮到所涉及的距離以及電力的缺乏，這些參數(shù)經(jīng)常難以監(jiān)控。另外，在任何輸送機(jī)設(shè)施的操作中，存在對(duì)于安全功能的需求，諸如在緊急情況下停止輸送機(jī)，處于維護(hù)目的而安全地遠(yuǎn)程隔離輸送機(jī)，以及其他操作。

另外，對(duì)于可能安裝在它們的上層結(jié)構(gòu)上的任何電氣裝備和纜線布線，輸送機(jī)設(shè)施就其本質(zhì)而言是惡劣的環(huán)境。裝備(特別是纜線布線)遭受振動(dòng)、灰塵、墜料、雨水、極端溫度以及輻射暴露，所有這些都可以導(dǎo)致電氣故障的引入，電氣故障可以危害這些監(jiān)控系統(tǒng)的完整性和安全性并且需要快速的反應(yīng)時(shí)間(例如，讓控制器在沿著輸送機(jī)部署的遠(yuǎn)程受監(jiān)設(shè)備處完成基本的緊急停止和隔離功能)。

SILBUS是具有部署在控制器與沿著輸送機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者具有為了工業(yè)應(yīng)用在地理上大面積或者長(zhǎng)距離上或者沿著地理上大面積或者長(zhǎng)距離分布并且經(jīng)常在嚴(yán)酷環(huán)境中的裝備和/或受監(jiān)控傳感器的其他工業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信總線的現(xiàn)有輸入/輸出(I/O)和控制系統(tǒng)的示例。SILBUS可以在市場(chǎng)上從Austdac有限公司(Hubbell公司的附屬公司，辦公室位于澳大利亞聯(lián)邦的新南威爾士和昆士蘭以及美利堅(jiān)合眾國(guó)的賓夕法尼亞州的匹茲堡)買到。SILBUS是設(shè)計(jì)用于在危險(xiǎn)區(qū)域地下采礦或者類似工業(yè)應(yīng)用中使用的本質(zhì)安全(IS)現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品的家族。SILBUS在雙絞線上提供數(shù)據(jù)傳輸和電力，用于在長(zhǎng)度高達(dá)10km的工業(yè)系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控和控制，包括與監(jiān)控諸如數(shù)字、安全發(fā)送器、電壓、電流、溫度和頻率之類的一系列信號(hào)的一系列分布式模塊(例如，輸入和輸出設(shè)備)通信的控制單元或者通道發(fā)生器。

輸送機(jī)監(jiān)控和控制的Austdac SILBUS方法使用單纜線方法進(jìn)行具有超過(guò)10km的長(zhǎng)距離傳輸?shù)拈L(zhǎng)距離輸送機(jī)的監(jiān)控和控制。SILBUS采用允許安全級(jí)(例如，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61508或者它的澳大利亞版AS 61508的SIL3)輸送機(jī)緊急停止信號(hào)與關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控和控制信號(hào)(諸如皮帶對(duì)齊開(kāi)關(guān)、傾斜開(kāi)關(guān)、皮帶損裂開(kāi)關(guān)以及與軸承溫度和振動(dòng)有關(guān)的模擬值)的組合傳輸?shù)膫鬏敺椒ā?/p>

在SILBUS中，所有安全和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸入由線路供電，消除對(duì)于沿著輸送機(jī)的長(zhǎng)度的外部電力的需求。例如，通常沿著輸送機(jī)部署的一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是拉動(dòng)鑰匙(pullkey)，拉動(dòng)鑰匙用來(lái)為分布式工廠輸送機(jī)提供受控的停止功能。Austdac拉動(dòng)鑰匙或者纜線拉動(dòng)限制開(kāi)關(guān)類型ESS3在控制分布式工廠(諸如在采礦或者材料處理工業(yè)中使用的輸送機(jī)或者皮帶)中具有許多應(yīng)用。拉動(dòng)鑰匙可以使用位于前方位于中央的把手或者位于兩側(cè)的柔性纜線拉動(dòng)致動(dòng)器中的每個(gè)致動(dòng)器而操作。側(cè)面纜線拉動(dòng)致動(dòng)器可以在張拉和非張拉系統(tǒng)中使用。拉動(dòng)鑰匙中的控制和監(jiān)控發(fā)送器由系統(tǒng)供電，使得不需要沿著輸送機(jī)的長(zhǎng)度連接外部電源。

然而，SILBUS由于諸如可變頻率驅(qū)動(dòng)之類的高級(jí)噪聲源而在噪聲免疫方面具有限制，并且具有關(guān)于用于輸入和輸出設(shè)備的通道數(shù)量的限制，以及關(guān)于長(zhǎng)的陸上輸送機(jī)上的傳輸距離和分布式設(shè)備的線路供電的限制。例如，使用許多大的馬達(dá)向輸送機(jī)提供動(dòng)力；這些電機(jī)打開(kāi)和關(guān)閉，從低速變成高速以及超載時(shí)跳閘。也采用可變速度馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。因?yàn)檫@些活動(dòng)都發(fā)生在相對(duì)長(zhǎng)的供應(yīng)纜線的端部，電氣環(huán)境由大型開(kāi)關(guān)瞬態(tài)、總體電氣噪聲和諧波的存在表征。